Gli scienziati hanno scoperto il primo materiale sintetico che diventa più spesso, a livello molecolare, quando viene allungato.

I ricercatori guidati dal Dr. Devesh Mistry dell'Università di Leeds hanno scoperto un nuovo materiale non poroso che ha proprietà di allungamento "auxetiche" uniche e intrinseche. I loro risultati sono pubblicati oggi in Comunicazioni sulla natura .

Ci sono materiali in natura che esibiscono capacità auxetiche, come la pelle di gatto, lo strato protettivo nei gusci delle cozze e nei tendini del corpo umano. Gli esperti ricercano attivamente materiali auxetici sintetici da oltre 30 anni, ma fino ad ora sono stati in grado di crearli solo strutturando materiali convenzionali utilizzando processi ingegneristici complessi, compresa la stampa 3D. Questi processi richiedono tempo, costoso, e può portare a più deboli, prodotti porosi.

L'identificazione di una versione molecolare sintetica è un importante passo avanti per i fisici, scienziati dei materiali e società di sviluppo, ma i ricercatori riconoscono che sono necessarie ulteriori ricerche per sviluppare una comprensione più completa di ciò che guida il comportamento auxetico e di come questo comportamento può essere applicato commercialmente.

Dottor Mister, dalla Scuola di Fisica e Astronomia di Leeds, ha dichiarato:"Questa è una scoperta davvero emozionante, che avranno notevoli benefici in futuro per lo sviluppo di prodotti con una vasta gamma di applicazioni. Questo nuovo materiale sintetico è intrinsecamente auxetico a livello molecolare ed è quindi molto più semplice da fabbricare ed evita i problemi solitamente riscontrati con i prodotti ingegnerizzati. Ma sono necessarie ulteriori ricerche per capire esattamente come possono essere utilizzati".

Ha aggiunto:"Quando allunghiamo i materiali convenzionali, come le barre d'acciaio e gli elastici diventano più sottili. I materiali auxetici invece diventano più spessi.

"Gli auxetici sono anche ottimi per assorbire l'energia e resistere alla frattura. Potrebbero esserci molte potenziali applicazioni per materiali con queste proprietà, tra cui armature, architettura e apparecchiature mediche. Abbiamo già presentato un brevetto e stiamo parlando con l'industria dei prossimi passi".

Espandere il potenziale dei cristalli liquidi

Il team ha scoperto il materiale ancora da nominare esaminando le capacità degli elastomeri a cristalli liquidi. I cristalli liquidi sono meglio conosciuti per il loro uso negli schermi dei telefoni cellulari e dei televisori e hanno proprietà sia liquide che solide. Quando sono collegati con catene polimeriche per formare reti gommose, hanno proprietà completamente nuove e possibili applicazioni.

"I nostri risultati dimostrano un nuovo uso dei cristalli liquidi oltre ai monitor a schermo piatto e ai televisori con cui molti di noi hanno familiarità, " ha detto la professoressa Helen Gleeson, coautore dello studio e capo del dipartimento di fisica e astronomia a Leeds.

"Questo nuovo materiale sintetico è un ottimo esempio di ciò che la ricerca fisica e l'esplorazione del potenziale di materiali come i cristalli liquidi possono scoprire. La collaborazione tra scienziati con diverse aree di competenza e le vaste strutture tecniche che abbiamo a Leeds rendono questo tipo di esplorazione e scoperta possibile."

Gli strumenti e le competenze del personale del Centro di microscopia elettronica e spettroscopia di Leeds (LEMAS) presso l'Università hanno permesso al team di testare rigorosamente il nuovo materiale.

Il professor Gleeson ha dichiarato:"Volevamo essere sicuri che il materiale non si rompesse o diventasse poroso quando viene allungato ai suoi limiti. Il nostro centro LEMAS aveva gli strumenti per farlo".